Разработка и исследование МП системы влажности основы на шлихтовальной машине

DATA OUT – последовательный выход данных.

CS – вход для подачи сигнала преобразования

 

2.3 Выбор микроконтроллера.

 

В качестве микроконтроллера выбираем микропроцессор AT89S8252,  рисунке 2.2

 

Рисунок 2.2 – Электрическая принципиальная схема микро ЭВМ

                             AT89S8252

 

В микропроцессоре AT89S8252:

• Р1.0 – Р1.7 – порт Р1 двунаправленный порт ввода-вывода информации.
• Р0.0 – Р0.7 двунаправленный мультиплексный порт, при работе с внешним ПЗУ и внешними устройствами может использоваться для передачи адреса и данных. При работе с внутренней памятью, статический ввод-вывод информации.
• Р2.0 – Р2.7 – порт ввода-вывода может использоваться для работы с внешней памятью для передачи адреса или памяти.
• Р3.0 – Р3.7 – Двунаправленный порт ввода-вывода информации.
• DEMA, ALE, DME – входы сигналов управления
• WR,RD – входы стробированных сигналов управления чтения и записи.

 

 

2.4 Выбор цифро-аналогового преобразователя.

 

Выберем 8-битный ЦАП с параллельным входом MAX5100.

Характеристики MAX5100:

• Напряжение питания Vdd=Vref=0…6 В.
• Максимальный ток Imax=±50мА.
• Непрерывная температура рассеивания Ta=+70 °C.
• Температурная область работы -40 °C - +85 °C.

 

 

 

Рисунок 2.3 – схема ЦАП MAX5100.

 

D0-D7 – каналы для принятия кода с микроконтроллера.

OUTA-OUTD – выходы АЦП.

А0, А1 – адресация для выбора конкретного вывода.

Vdd – вывод для подачи напряжения питания.

GND – вывод для заземления.

REF – выводы для подачи опорного напряжения.

SHDN, WR, LDAC – служебные выводы  ЦАП.

 

3 Расчет нестандартных элементов  принципиальной электрической схемы  влажности основы на шлихтовальной  машине

 

Целью шлихтования является придание пряже гладкости и повышение ее сопротивляемости разрыву. Для этого на шлихтовальных машинах осуществляются следующие операции: нанесение на нити основы шлихты, отжим ее избытка, высушивание основы и наматывание пряжи на навой с заданной плотностью. При шлихтовании нити подвергаются многократным нагрузкам: давлению, вытягиванию, трению, увлажнению, тепловым воздействиям. На эффективность шлихтования и качество основы оказывают влияние свойства мягкой пряжи, свойства и вид клеящего материала и текстильно-вспомогательных веществ, а также параметры шлихтования.

Установление оптимальных параметров шлихтования позволяет снизить обрывность нитей на 30-60% и повысить производительность ткацкого станка примерно на 2,5%. Скорость шлихтования пряжи и химических волокон достигает 200-250 м/мин.

Скорость шлихтования ориентировочно определяется по формуле

 

 

 

где Q – испарительная способность сушильной камеры, кг/ч; n – число нитей в основе; Т – линейная плотность пряжи, текс; ml, m2 – влажность основы после соответственно отжимных валов и сушильного аппарата, %.

Различают теоретическую и фактическую (действительную) производительность. Производительность шлихтовальных машин может быть выражена количеством партий сновальных валов и количеством наработанных в единицу времени навоев. Теоретическая производительность ПТ - это количество продукции, которая может быть выработана при непрерывной работе машины в единицу времени. При расчете ПТ не учитывают простои машины, связанные с естественными перерывами технологического процесса:

 

 

 

где t – время работы машины, мин.

Фактическая производительность машины

 

 

 

где КП.В – коэффициент полезного времени работы машины (КП.В – 0,45... 0,85).

Эффективность процесса шлихтования зависит от ряда факторов: натяжения основы, вытяжки нитей, вида, температуры и вязкости шлихты, степени приклея и отжима, температуры сушильных барабанов и т.д.

Основными параметрами шлихтования, характеризующими качество ошлихтованных основ, являются вытяжка пряжи, влажность и величина приклея.

Для пряжи определенного волокнистого состава и определенной линейной плотности может быть найдена оптимальная влажность, при которой максимально сохраняется удлинение этой пряжи и повышается ее стойкость к многократным растягивающим нагрузкам. Установлена связь между влажностью пряжи и ее вытяжкой в процессе сушки при шлихтовании: В = am2 + bm + с, где В – вытяжка, %, а, b, с – эмпирические коэффициенты, т – влажность пряжи, %. Параболическая зависимость вытяжки от влажности позволяет поддерживать оптимальную вытяжку путем стабилизации оптимальной влажности. Когда основа шлихтуется при натяжении ниже допустимого или имеет место чрезмерная вытяжка, обрывность основы на ткацких станках значительно повышается.

 

 

Рисунок 3.1 – Структурная схема системы управления процессами пропитки и сушки основы

 

Структурная схема управления процессом пропитки и сушки основы, представленная на рисунке 3.1 , включает в себя два контура: один – регулирования приклея, другой – регулирования влажности основы. В контур регулирования приклея входят пропиточная шлихтовальная секция 1, устройство контроля приклея 2, регулятор отжима 3 и мембранный исполнительный механизм 4, изменяющий нагрузку q в жале отжимных валов. Здесь же находится датчик начальной влажности основы до сушки m1. Контур регулирования влажности основы состоит из сушильной секции 5, датчика конечной влажности основы т2 6 и регулятора влажности 7, воздействующего на исполнительный механизм 8, который управляет либо расходом греющего пара или в небольших пределах скоростью шлихтования v.

Регулирование влажности m ошлихтованной основы в сушильном аппарате осуществляется изменением либо времени сушки нитей, либо давления пара в сушильных барабанах. Если скорость движения основы изменилась на ∆v, то влажность основы на выходе будет ∆m. Передаточная функция

 

 

 

где km ≈ α(m20 – mП)tc0/A(ν0 + ∆ν)(α=1,1 … 1,2, если ∆ν/ ν0 ≤ 0,1; m20 – начальная влажность основы для начальной скорости ν0; mП – предельная влажность основы, достигаемая при времени сушки tc → 0; А – коэффициент сушки, зависящий от поверхностной плотности основы и условий сушки); T22 = 0,09 tc1 = 0,09L/(ν0 + ∆ν); T1 ≈ 0,51 tc1 (L – длина заправленной основы, tc1 – время сушки при подаче регулирующего воздействия ∆ν).

Зависимость отклонения температуры шлихты от изменения количества подведенной теплоты определяется передаточной функцией W(p)=k0/(T0p+1), где Т0 - параметр, характеризующий процесс разогревания шлихты; k0 - коэффициент усиления.

 

4 Конструкторское проектирование  системы контроля и управления  влажности основы на шлихтовальной  машине

 

Современные высокоскоростные машины имеют 18, 22 и 30 сушильных барабанов, расположенных в два-три ряда. Использование высокоэффективных отжимных устройств и шлихты высокой концентрации способствует экономии энергии при сушке основ после пропитки и уменьшению расхода шлихтующих материалов. Широко используется система регенерации теплоты: в этом случае расход пара снижается на 30%, а скорость шлихтования возрастает до 250 м/мин. Для варки шлихты применяются автоматические устройства, поддерживающие на заданном уровне вязкость шлихты и позволяющие вести контроль и запись всего процесса варки. Подсушка ошлихтованной основы производится инфракрасными лучами. В настоящее время ведется работа по созданию принципиально новых процессов: сухого шлихтования, шлихтования в среде органических растворителей, совмещения шлихтования с другими процессами (снование, крашение, прядение).

Использование микропроцессоров позволяет не только контролировать, но и регулировать процесс шлихтования. Если, например, приходится вторично проводить шлихтование материала того же артикула, то данные технологических параметров могут быть вызваны из "памяти" автоматической системы и вновь заданы в качестве исходных данных, т.е. можно воспроизводить оптимальные режимы настройки машины.

Шлихтовальная машина ШБ-11/140-3 предназначена для шлихтования хлопчатобумажной, вискозно-штапельной и льняной основной пряжи, а также пряжи из смеси хлопковых и льняных волокон с химическими. Длина заправленной основы в машине (без сновальной стойки) 35 м, в сушильном аппарате 18 м. Объем ванны для шлихты в зависимости от рабочей длины машины 200 и 250 л. Машина имеет И сушильных барабанов диаметром 570 мм; избыточное давление пара в сушильных барабанах не превышает 0,6 МПа, температура пара 100-165°С; влажность основы после сушильного аппарата 6-12%. Натяжение основы на участке выпускной вал - ткацкий навой в зависимости от скорости шлихтования, количества нитей и линейной плотности пряжи колеблется в пределах 490-3137 Н. Максимальный диаметр намотки пряжи на сновальные валы и ткацкие навои 800 мм. Плотность навивки основы на ткацкий навой не превышает 0,7 г/см3. Вытяжка основы устанавливается в пределах 0,3-3,5 %.

На машине ШБ-11/140-3 (рисунок 4.1) контролируются и регулируются следующие технологические параметры: температура шлихты в проклеивающем аппарате и внутри сушильных барабанов по трем группам, температура эмульсии в эмульсирующем устройстве, уровень шлихты в проклеивающем аппарате, влажность основы после сушки, натяжение основы при сматывании со сновальных валов или с навоя ленточной сновки, натяжение основы при наработке ткацкого навоя, вытяжка пряжи на машине, давление сжатого воздуха в исполнительных механизмах и давление пара в паропроводах, скорость шлихтования, длина ошлихтованной основы, давление в жале отжимных валов; внедряется контроль и регулирование величины приклея и концентрации шлихтовального раствора; установлены нейтрализаторы статического электричества.

 

 

Рисунок 4.1 – Функциональная схема автоматизации шлихтовальной машины ШБ-11/140-3

 

АСР влажности основы на выходе из сушильной секции состоит из влагомера 9-2, работающего в комплекте с датчиком 9-1, и регулятора влажности 9-3 с задатчиком. При изменении влажности основы сигнал с регулятора 9-3 подается в схему управления электроприводом, что приводит к изменению давления пара в сушильных барабанах.

В качестве регулирующего органа выбран отечественный  комплекс УРПС, рисунок 4.2

Рисунок 4.2 – Комплекс УРПС

 

Комплект тщательно подобран по характеристикам арматуры и привода, настроен по всем блокировкам привода и настроен на испытательном стенде. В нем применен электропривод последнего поколения. Отсутствие комплекта монтажных частей значительно улучшает эксплуатационные характеристики комплекта.

Комплект УРПС состоит из шарового крана с линейной, равнопроцентной или ненормируемой характеристикой расхода и соответствующего ему по усилию современного запорно-регулирующего электропривода последнего поколения. Подбор исключает применение комплекта монтажных частей КМЧ при сочленении привода с арматурой, что положительно сказывается на уменьшении люфтов в комплекте и улучшении функционирования устройства. Концевые и моментные выключатели комплекта настроены на испытательном оборудовании. Таким образом, устройство  УРПС полностью готово к установке на объект без дополнительных настроек эксплутационным персоналом.

Устройство применяется для следующих сред

• воздух, пар,
• горячая и холодная вода,
• неагрессивные жидкости с температурой -60 +230 гр.С 

в качестве запорно-регулирующего устройства для автоматического регулирования технологических процессов.

Основные преимущества.

• высокое качество элементов устройства, долгий срок безотказной 

          эксплуатации;

• высокая герметичность перекрытия потока;
• широкий диапазон температур применения;
• широкий диапазон сред применения;
• возможность работы на открытом воздухе без навеса;

• малая строительная длина – межфланцевое исполнение;
• уплотнение затвора по классу «А»

Реле общего назначения LY:

Габаритные размеры, мм (ШxВxГ):21.5x36x28, 41.5x36x28

Предназначение:  Компактное реле общего назначения для широкого применения. Имеет искробезопасный барьер.

Параметры обмотки катушки:

Номинальное напряжение: 12…100/110 В (пост.), 12…220/240 В (перем.)

Потребляемая мощность: 0.9 Вт (по пост. Току), 0.9 – 1.2 Вт (по перем. Току)

Параметры:

Тип:  2-полюсное переключающие ,  4-полюсное переключающие

 Материал:  AgCdO

 Номинальная нагрузка(резистивная): 10А при 24В(пост.), 10А при 110В (переем.)

Переключаемый ток: 10А,  5А

 

Датчик температуры воздуха ATM2 с аналоговым выходом 4-20 мА, 0-10 В, с корпусом из пластика с высокой ударной вязкостью, крышкой корпуса с быстрозаворачиваемыми винтами, на выбор – с дисплеем или без дисплея.

Датчик температуры воздуха ATM2 служит для измерения наружной температуры, температуры в помещениях с повышенной влажностью – например, для установки на наружных стенах, в холодильных установках и теплицах, в промышленности и в сельском хозяйстве.

Наружный монтаж рекомендуется осуществлять с северной стороны или в защищенных местах. В случае возможного попадания прямых солнечных лучей следует применять защитные приспособления.

Данная модель позволяет настраивать диапазоны измерения с помощью перемычек (таблица 4.1).

Таблица 4.1

Диапазон измерения (настраиваемый)	JP1	JP2	JP3	JP4
-20°C...+150°C	••	••	••	••
-50°C...+50°C	oo	••	••	••
-20°C...+80°C	••	oo	••	••
-30°C...+60°C	oo	oo	••	••
0°C...+40°C	••	••	oo	••
0°C...+50°C	oo	••	oo	••
0°C...+100°C	••	oo	oo	••
0°C...+150°C	oo	oo	oo	••